KR102336959B1

KR102336959B1 - Printing Method by change of optical property of plastics through crystallization and the ink-free, label-free plastic product thereof

Info

Publication number: KR102336959B1
Application number: KR1020200020768A
Authority: KR
Inventors: 류민영; 홍대기
Original assignee: 서울과학기술대학교 산학협력단
Priority date: 2020-02-20
Filing date: 2020-02-20
Publication date: 2021-12-09
Also published as: KR20210106089A

Abstract

본 발명은 결정화를 통한 플라스틱의 광학적 특성 변화에 의한 플라스틱 제품의 인쇄하는 방법과 상기 방법으로 인쇄된 잉크-프리 및 라벨-프리 플라스틱 제품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 결정화되지 않은 플라스틱 소재의 일부를 결정화하여 인쇄하는 단계를 포함하는, 플라스틱 제품의 인쇄 방법과 이에 의한 잉크-프리 및 라벨-프리 플라스틱 제품을 제공한다. 본 발명은 플라스틱 소재의 결정화 현상을 통해 문자, 그림, 로고 등을 인쇄할 수 있는 것으로, 잉크를 사용하지 않고도 인쇄가 가능하므로, 재활용을 용이하게 할 수 있고, 라벨 생산량을 감소시켜 플라스틱 사용량 자체를 감소시킬 수 있다.The present invention relates to a method of printing plastic products by changing the optical properties of plastics through crystallization, and ink-free and label-free plastic products printed by the method, and more particularly, to a part of the plastic material that has not been crystallized. It provides a method for printing plastic products, comprising the step of crystallizing and printing, and ink-free and label-free plastic products thereby. The present invention is capable of printing characters, pictures, logos, etc. through crystallization of a plastic material. Since printing is possible without using ink, recycling can be facilitated and the amount of plastic used can be reduced by reducing label production. can be reduced

Description

Printing Method by change of optical property of plastics through crystallization and the ink-free, label-free plastic product thereof

본 발명은 결정화를 통한 플라스틱의 광학적 특성 변화에 의한 인쇄방법 및 이에 의한 잉크-프리 및 라벨-프리 플라스틱 제품에 관한 것이다. The present invention relates to a printing method by changing the optical properties of plastics through crystallization, and ink-free and label-free plastic products thereby.

오늘날 플라스틱은 환경오염의 주범으로 인식되며 플라스틱 사용량을 줄이기 위한 각종 규제가 발생하고 있다. 플라스틱 산업 중 제품군별 생산량을 확인하면, 플라스틱 산업 중 포장재 산업의 비중이 40% 이상으로, 포장재 산업의 비중이 가장 크다. 이에 포장재 산업은 많은 규제를 발생시켰다. Today, plastic is recognized as the main culprit of environmental pollution, and various regulations are being made to reduce the amount of plastic used. When checking the production volume by product group in the plastics industry, the packaging material industry accounts for more than 40% of the plastics industry, with the packaging industry having the largest share. As a result, the packaging industry has created many regulations.

플라스틱 포장재는, PET(Polyethylene terephthalate) 소재를 포함하여 다양한 소재의 플라스틱으로 생산되며, 상기 플라스틱 소재는 생수병, 음료수병과 같은 병제품, 제품의 상표나 영양성분 정보 등을 표시하는 라벨, 및 일반 용기 등에 다양하게 사용되고 있다.The plastic packaging material is produced from plastics of various materials, including PET (Polyethylene terephthalate) material, and the plastic material is a bottle product such as a bottled water bottle and a beverage bottle, a label indicating the brand or nutritional information of the product, and a general container. It is used in various ways, etc.

환경 개선을 위한 플라스틱 소재 규제는 PET 소재로 제조된 음료병을 중심으로 구성되어있고, 음료병 규제의 핵심은 라벨에 있다. 라벨에 포함되어 있는 잉크로 인해 라벨 소재가 PET 소재의 재활용시에 포함될 경우 재활용된 소재의 질을 저해할 수 있어, 현재 음료병에 포함된 라벨은 재활용을 위해서 반드시 분리되어야 하나, 라벨이 접착제로 부착되어 있어 분리가 어려운 문제가 있다. 이러한 이유로 음료병 재활용 공정에는 라벨 제거를 위한 별도의 공정이 존재한다.Plastic material regulations for environmental improvement are centered on beverage bottles made of PET, and the core of beverage bottle regulations is on labels. Due to the ink contained in the label, if label material is included in the recycling of PET material, the quality of the recycled material may be impaired. There is a problem that it is difficult to separate because it is attached. For this reason, there is a separate process for label removal in the beverage bottle recycling process.

이에 음료병 재활용 과정은, 국내 공개특허 제2006-0045180호와 같이 크게 PET 압축품을 수득하는 입고 단계, 풍력으로 선별하는 라벨 제거 단계, 색상으로 선별하는 단계, 색상별로 파쇄하는 색상별 파쇄 단계, 수중 비중 분리하여 세척하는 단계 및 플레이크화하는 단계로 이루어져 있다. Accordingly, the beverage bottle recycling process is largely as in Korea Patent Publication No. 2006-0045180, a stocking step of obtaining a PET compressed product, a label removal step of sorting with wind power, a step of sorting by color, a step of shredding by color, a crushing step by color, It consists of a step of washing by separating the specific gravity in water and a step of flaking.

이와 같이, 라벨이 포함된 음료병 소재를 재활용하기 위해서는 라벨에 포함된 잉크성분이 재활용 소재의 질을 저하하는 현상을 방지하기 위하여 재활용 과정 중 라벨 제거 단계를 필수적으로 포함하여, 라벨을 완벽하게 제거하여야만 한다. 이에 더하여 포장용 라벨로 많이 사용되는 PVC, PETG가 재활용 과정에서 음료병의 PET 소재와 섞일 경우, 서로 엉겨 붙어 기계를 고장 내는 등의 문제를 야기하기 때문이다. 또한 라벨은 접착제 등으로 인해 재활용될 수 없는 문제가 있으므로, 라벨은 PET 소재와 반드시 분리되어 폐기되어야 한다. 이처럼 라벨이 붙어 제품화되는 음료병은 재활용에 있어 별도의 분리 과정이 필요하고 물, 에너지 등의 자원이 소모되는 문제가 있다.As such, in order to recycle the beverage bottle material containing the label, the label removal step is essential during the recycling process to prevent the ink component contained in the label from degrading the quality of the recycled material, and the label is completely removed. must do In addition, when PVC and PETG, which are often used as packaging labels, are mixed with PET material for beverage bottles during the recycling process, they become agglomerated and cause problems such as machine failure. In addition, since there is a problem that the label cannot be recycled due to adhesives, etc., the label must be disposed of separately from the PET material. Beverage bottles that are commercialized with labels like this require a separate separation process for recycling, and there is a problem in that resources such as water and energy are consumed.

본 발명은 결정화를 통한 플라스틱의 광학적 특성 변화에 의한 플라스틱 제품의 인쇄방법과, 상기 인쇄방법에 의해 의해 인쇄된 잉크-프리 및 라벨 프리 플라스틱 제품을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for printing a plastic product by changing the optical properties of plastic through crystallization, and an ink-free and label-free plastic product printed by the printing method.

그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명은 결정화되지 않은 플라스틱 소재의 일부를 결정화하여 인쇄하는 단계를 포함하는, 플라스틱 제품의 인쇄 방법을 제공한다:The present invention provides a method for printing a plastic product, comprising the step of crystallizing and printing a portion of a plastic material that has not been crystallized:

본 발명의 일구현예로, 상기 열처리는 플라스틱 소재의 결정화 온도 범위에서 열처리하여 인쇄하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the heat treatment is characterized in that the printing is performed by heat treatment in the crystallization temperature range of the plastic material.

본 발명의 다른 구현예로, 상기 열처리는 플라스틱 소재의 결정화 온도 범위 또는 그 이상으로 가열된 소재를, 플라스틱 소재의 일부 표면에 접촉시켜 수행되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the heat treatment is characterized in that the material heated to the crystallization temperature range or higher of the plastic material is carried out by contacting a part of the surface of the plastic material.

본 발명의 또다른 구현예로, 상기 인쇄 방법은 잉크를 사용하지 않는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the printing method is characterized in that ink is not used.

또한, 본 발명은 상기 인쇄 방법으로 인쇄가 수행된 잉크-프리 및 라벨-프리 플라스틱 제품을 제공한다.In addition, the present invention provides an ink-free and label-free plastic product printed by the above printing method.

본 발명의 인쇄 방법에 의해 인쇄를 수행하면, 잉크를 사용하지 않고 소재의 광학적 특성을 활용한 새로운 인쇄를 가능하게 하여, 음료수 병과 같은 플라스틱 제품의 재활용 효율을 높일 수 있다. 이처럼 플라스틱 소재에 직접 인쇄가 가능하여, 라벨 생산을 위한 플라스틱 사용을 줄일 수 있고, 잉크, 접착제와 같은 재활용 효율을 떨어뜨리는 오염물질을 사용하지 않아 재활용품의 품질을 보호할 수 있다.When printing is performed by the printing method of the present invention, it is possible to enable new printing utilizing the optical properties of the material without using ink, thereby increasing the recycling efficiency of plastic products such as beverage bottles. As such, direct printing on plastic materials is possible, reducing the use of plastics for label production and protecting the quality of recyclables by not using contaminants that reduce recycling efficiency, such as inks and adhesives.

도 1은 PET 소재의 결정화 전 분자 구조(A) 및 결정화 후 분자구조(B)를 나타낸 것이다.
도 2는 비결정 PET와 결정화된 PET의 외형을 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 1에서 선정한 실험 시편을 나타낸 것으로, 각각 0.5T 투명 PET 시트, 500mL PET 생수 병 및 500mL PET 커피 병이다.
도 4는 선정된 시편을 온도 150℃, 습도 0%로 설정된 항온 항습기에 넣고 100초동안 방치한 후 시편의 외형을 나타낸 것이다.
도 5는 선정된 시편을 금속판에 고정한 후 온도 160℃, 습도 0%로 설정된 항온 항습기에 넣고 1200초 동안 방치한 후 시편의 외형을 나타낸 것이다.
도 6은 생수병 및 커피병을 재단하지 않은 상태로 온도 160℃, 습도 0%로 설정된 항온 항습기에 넣고 1200초 동안 방치한 후 시편의 외형을 나타낸 것이다.
도 7은 PET 병의 생산 공정을 도식화하여 나타낸 것이다.
도 8은 PET 병 생산에 사용되는 프리폼을 나타낸 것이다.
도 9는 PET 시트 시편의 열분석 결과 그래프를 나타낸 것이다.
도 10은 PET 생수병 시편의 열분석 결과 그래프를 나타낸 것이다.
도 11은 PET 커피 병 시편의 열분석 결과 그래프를 나타낸 것이다.
도 12는 실시예 2에서 사용되는 0.5 PET 시트 시편을 나타낸 것이다.
도 13은 상기 0.5 PET 시트 시편 표면에 인쇄되는 형상을 나타낸 것이다.
도 14는 PET 시트에 노즐을 이용하여 열을 전달하여 원하는 형상을 인쇄하는 과정을 나타낸 것이다.
도 15는 상기 0.5 PET 시트 시편을 3D 프린터의 노즐을 이용하여 형상을 인쇄한 결과를 나타낸 것으로, 각각 노즐이 표면에 완전히 닿도록 한 경우의 결과, 노즐이 표면과 거의 닿지 않게 한 경우의 결과, 및 노즐이 표면과 살짝 닿도록 한 경우의 결과를 나타낸 것이다.
도 16은 실시예 3에서 사출성형하여 제조하는 시편의 형상을 나타낸 것이다.
도 17은 사출 성형 조건 중 배럴 및 금형의 온도를 나타낸 것이다.
도 18은 2.0T PET 시편 사출 성형을 위한 공정 조건을 정리하여 나타낸 것이다.
도 19는 사출 성형 공정을 통해 제작된 2.0T PET 시편의 외형을 나타낸 것이다.
도 20은 본 발명에서 사용된 노즐을 나타낸 것으로, 개선 전 노즐(A) 및 개선 후 노즐팁을 포함하는 노즐(B)을 나타낸 것이다.
도 21은 실시예 3에서 인쇄하기 위한 형상을 나타낸 것이다.
도 22는 서울과학기술대학교 로고를 인쇄 영역에 맞게 모델링한 결과를 나타낸 것이다.
도 23은 3D 모델링 프로그램(Ultimaker Cura)을 이용하여 인쇄할 형상을 G-code로 변환한 인쇄 경로를 나타낸 것이다.
도 24는 실시예 3에 따라 인쇄된 결과물을 나타낸 것이다.
도 25는 실시예 4에서 선정한 로고들을 나타낸 것이다.
도 26은 선정된 로고들을 이용하여 인쇄한 결과를 나타낸 것이다.
도 27은 내용물과 인쇄가 이루어진 시편이 함께 배치되었을 때 이미지를 나타낸 것이다.
도 28은 본 발명의 방법에 의해 인쇄된 시편이 백색 배경 위에 있는 경우(A) 및 흑색 배경 위에 있는 경우(B)를 비교하여 나타낸 것이다.
도 29는 다양한 색상을 인쇄되는 형상 조절에 의해 표현하는 것을 나타낸 것이다.1 shows the molecular structure (A) before crystallization and the molecular structure (B) after crystallization of the PET material.
2 shows the appearance of amorphous PET and crystallized PET.
3 shows the test specimens selected in Example 1, respectively, a 0.5T transparent PET sheet, a 500mL PET bottle of water, and a 500mL PET coffee bottle.
Figure 4 shows the outer shape of the specimen after putting the selected specimen in a constant temperature and humidity chamber set at a temperature of 150 °C and a humidity of 0% and left for 100 seconds.
5 is a view showing the appearance of the specimen after fixing the selected specimen to a metal plate, putting it in a thermo-hygrostat set at a temperature of 160° C. and a humidity of 0%, and leaving it for 1200 seconds.
6 is a view showing the appearance of the specimen after putting the bottled water and coffee bottles in a constant temperature and humidity chamber set at a temperature of 160° C. and a humidity of 0% in an uncut state, and left for 1200 seconds.
7 schematically shows the production process of a PET bottle.
8 shows a preform used in the production of PET bottles.
9 is a graph showing a thermal analysis result of a PET sheet specimen.
10 is a graph showing a thermal analysis result of a PET bottled water bottle specimen.
11 is a graph showing a thermal analysis result of a PET coffee bottle specimen.
12 shows a 0.5 PET sheet specimen used in Example 2.
13 shows the shape printed on the surface of the 0.5 PET sheet specimen.
14 shows a process of printing a desired shape by transferring heat to a PET sheet using a nozzle.
15 shows the results of printing the shape of the 0.5 PET sheet specimen using a nozzle of a 3D printer, respectively, when the nozzles completely contact the surface, and when the nozzle barely touches the surface; and the result when the nozzle lightly touches the surface.
16 shows the shape of the specimen manufactured by injection molding in Example 3.
17 shows the temperature of the barrel and the mold during injection molding conditions.
18 shows a summary of process conditions for injection molding of 2.0T PET specimens.
19 shows the outer shape of the 2.0T PET specimen manufactured through the injection molding process.
20 shows a nozzle used in the present invention, and shows a nozzle (B) including a nozzle tip before and after improvement (A).
Fig. 21 shows a shape for printing in Example 3.
22 shows the results of modeling the logo of Seoul National University of Science and Technology to fit the printing area.
23 shows a printing path in which a shape to be printed is converted into G-code using a 3D modeling program (Ultimaker Cura).
24 shows a result printed according to Example 3.
25 shows logos selected in Example 4.
26 shows the results of printing using selected logos.
27 shows an image when the contents and the printed specimen are placed together.
FIG. 28 shows a comparison between the case where the specimen printed by the method of the present invention is on a white background (A) and when it is on a black background (B).
29 shows expressing various colors by adjusting the printed shape.

본 발명은 라벨을 사용하지 않고 로고, 텍스트 등을 전달할 수 있는 플라스틱 소재의 친환경 인쇄 방법을 제시하고자 연구한 결과, 본 발명을 완성하였다.As a result of research to suggest an eco-friendly printing method of a plastic material capable of delivering logos, texts, etc. without using labels, the present invention has been completed as a result of the present invention.

일반적으로 플라스틱 제품에는 라벨이 포함되어 있고 상기 라벨에는 성분, 유통기한, 제품명과 같은 정보가 잉크로 인쇄되어 있다. 플라스틱 라벨이 포함되어 있지 않고 플라스틱에 직접 인쇄하여 정보를 알리는 경우도 인쇄를 위해 잉크가 사용된다. 그러나, 본 발명은 일반 플라스틱 제품에서 이루어져야 했던 잉크를 이용한 인쇄를 배제한, 새로운 친환경 플라스틱 제품의 인쇄 방법과 상기 방법으로 제조된 잉크-프리 및 라벨-프리 플라스틱 제품을 제공하고자 한다. In general, a plastic product includes a label, and information such as an ingredient, an expiration date, and a product name is printed on the label with ink. Ink is also used for printing when a plastic label is not included and information is communicated by printing directly on the plastic. However, an object of the present invention is to provide a new printing method for eco-friendly plastic products, excluding printing using ink, which had to be done in general plastic products, and ink-free and label-free plastic products manufactured by the method.

본 발명은 플라스틱 소재에 재활용을 방해하는 색료를 사용하지 않고, 라벨과 같은 추가적인 플라스틱 사용이 필요 없는, 친환경 인쇄 방법에 관한 것으로, 결정화되지 않은 플라스틱 소재의 일부를 결정화하여 인쇄하는 단계를 포함하는, 플라스틱 제품의 인쇄 방법을 제공한다.The present invention relates to an eco-friendly printing method that does not use a colorant that prevents recycling of a plastic material and does not require the use of additional plastic such as a label, comprising the step of printing by crystallizing a part of the plastic material that has not been crystallized, A method for printing plastic products is provided.

본 발명은 결정성 또는 반 결정성 고분자의 특성을 활용한, 플라스틱 제품의 잉크-프리 인쇄 방법을 개발한 것으로, 투명하게 제작된 결정성 또는 반 결정성 플라스틱 소재가 결정을 이루면 불투명해지는 현상을 활용하여, 투명한 플라스틱에 불투명한 결정화 영역으로 형상을 새기는 방법으로 인쇄를 수행하는 것이다. 이에 따라 본 발명의 인쇄 방법은 색료가 필요하지 않아 플라스틱 제품의 재활용을 방해하지 않고, 플라스틱 제품 중 음료 용기의 경우 라벨 생산으로 인해 플라스틱 사용량을 늘리지 않아서 친환경적인 장점이 있다.The present invention has developed an ink-free printing method for plastic products that utilizes the properties of crystalline or semi-crystalline polymers, and utilizes a phenomenon in which a transparent crystalline or semi-crystalline plastic material becomes opaque when crystallized. Thus, printing is performed by engraving a shape into an opaque crystallized region on a transparent plastic. Accordingly, the printing method of the present invention does not require a colorant and thus does not interfere with the recycling of plastic products, and in the case of a beverage container among plastic products, the amount of plastic used is not increased due to label production, so it is environmentally friendly.

이와 같이 본 발명의 플라스틱 소재는 결정화 특성을 가지는 소재라면 제한없이 이용이 가능하다. As described above, the plastic material of the present invention can be used without limitation as long as it is a material having crystallization properties.

상기 결정화 특성을 가지는 소재는 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 소재일 수 있다. 상기 PET 소재는 에틸렌글리콜과 테레프탈산의 중축합 반응으로 생성되는 열가소성 폴리에스터계 고분자이다. 투명도가 우수하며 식품에 대한 독성이 없고 환경호르몬으로부터 안전하며, 성형품이 경질이며 기계적 강도가 강하고, 다른 플라스틱 소재보다 산소, 탄산가스, 수증기 등의 가스 투과량이 적은 장점이 있다. 이에 더하여 열가소성 수지로 성형이 용이하고, 내약품성, 내유성, 내후성이 좋으며, 표면 광택이 유려한 특징이 있다. 이러한 특성은 포장재에 적합하여 PET 소재는 포장재 산업에서 주로 사용된다. The material having the crystallization property may be, for example, a polyethylene terephthalate (PET) material. The PET material is a thermoplastic polyester polymer produced by a polycondensation reaction of ethylene glycol and terephthalic acid. It has excellent transparency, is non-toxic to food, is safe from environmental hormones, has a hard molded product, has strong mechanical strength, and has less gas permeability such as oxygen, carbon dioxide, and water vapor than other plastic materials. In addition, it is easy to mold with a thermoplastic resin, has good chemical resistance, oil resistance, and weather resistance, and has excellent surface gloss. These characteristics make it suitable for packaging materials, so PET material is mainly used in the packaging industry.

결정을 이루는 플라스틱 소재는 분자의 정렬을 통해 결정을 이룰 수 있는 소재로서, 플라스틱 소재의 결정화도는 가공 온도, 냉각 시간, 연신 가동 등에 의해 좌우된다. A plastic material that forms a crystal is a material that can form a crystal through molecular alignment, and the degree of crystallinity of a plastic material is affected by processing temperature, cooling time, and stretching operation.

결정성 또는 반 결정성 플라스틱을 결정을 이루지 않고 비결정으로 투명하게 제작한 후 여기에 결정을 이루게 하면 불투명하게 색상이 변하는 특성이 있다. 예를 들어 비결정 상태의 PET 소재는 분자 간 간격이 가시광선의 파장, 550nm~700nm보다 좁아서 가시광선이 투과하므로, 비결정 상태의 PET 소재는 투명하게 보인다. 그러나 분자가 정렬하여 결정화를 이룬 PET 소재는 결정의 크기가 가시광선의 파장보다 크게 되어 불투명하게 보이는 것이다. When crystalline or semi-crystalline plastic is made transparent and amorphous without crystallization, and crystallization is made here, the color changes to opaque. For example, in an amorphous PET material, the distance between molecules is narrower than the wavelength of visible light, 550 nm to 700 nm, so visible light is transmitted, so the amorphous PET material looks transparent. However, the PET material in which the molecules are aligned and crystallized appears opaque because the size of the crystal is larger than the wavelength of visible light.

따라서, 본 발명의 인쇄 방법에서 이용되는 플라스틱 소재는 결정화되지 않은 플라스틱으로서, 예를 들면 본 발명의 실시예와 같이 결정화되지 않은 PET 소재를 사용할 수 있다. 상기 결정화되지 않은 PET 소재는 분자 간 간격이 가시광선의 파장인 550nm 내지 700nm 보다 좁은 것을 의미하는 것이다. 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 소재의 결정화 온도는 120 내지 240℃ 일 수 있다.Accordingly, the plastic material used in the printing method of the present invention is a non-crystallized plastic, for example, a non-crystallized PET material as in the embodiment of the present invention may be used. The non-crystallized PET material means that the distance between molecules is narrower than the wavelength of visible light of 550 nm to 700 nm. The crystallization temperature of the polyethylene terephthalate material may be 120 to 240 ℃.

보다 상세하게 도 1은 가시광선에 투과되는 비결정 PET 소재와 결정화된 PET 소재의 분자 구조를 나타낸 것이고, 도 2는 비결정 PET와 결정화된 PET의 외형을 나타낸 것이다. 상기 현상과 같은 PET 결정화와 관련한 많은 연구가 진행된 바 있으나 관련 연구의 대부분은 PET의 물성 변화를 통한 기능성 강화에 초점을 맞추었다. 즉 본 발명과 같이 결정화로 인한 플라스틱 소재의 색상 변화에 관한 연구는 미흡한 실정이다.In more detail, FIG. 1 shows the molecular structures of the amorphous PET material and the crystallized PET material that transmit visible light, and FIG. 2 shows the appearance of the amorphous PET and crystallized PET. Although many studies related to PET crystallization have been conducted as described above, most of the related studies have focused on enhancing the functionality through changes in the physical properties of PET. That is, as in the present invention, studies on color change of plastic materials due to crystallization are insufficient.

플라스틱에 포함되는 잉크의 환경오염적인 요소를 개선하는 연구는 활발하게 진행 중으로, 일예로 PET 소재로 제조된 친환경 포장재 라벨 등이 개발되기도 하였다. 상기 라벨의 색료(잉크)는 재활용 공정에서 세척수로 제거가 가능한 것이나 라벨을 생산하기 위해 추가적인 플라스틱 생산이 필요하다는 점에서, 또 환경을 오염시키는 잉크를 사용한다는 점에서, PET 소재에 직접 인쇄하는 본 발명의 결정화 현상을 통한 인쇄 방법이 보다 친환경적일 수 있다.Research to improve the environmental pollution factors of ink contained in plastics is being actively conducted, for example, eco-friendly packaging labels made of PET materials have been developed. The colorant (ink) of the label can be removed with washing water in the recycling process, but in that additional plastic production is required to produce the label, and in that ink that pollutes the environment is used, this The printing method through the crystallization phenomenon of the present invention may be more environmentally friendly.

본 발명의 열처리는 결정화 온도 영역 범위에서 열처리하는 것으로, 상기 결정화 온도는 플라스틱 소재의 종류에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 발명의 인쇄 방법에서 인쇄하는 단계를 수행하기 전에 열분석기를 통해 결정화 온도 영역 범위를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 열분석기는 통상의 기기라면 제한없이 이용이 가능하다. The heat treatment of the present invention is a heat treatment in the range of the crystallization temperature, the crystallization temperature may vary depending on the type of plastic material. Therefore, before performing the printing step in the printing method of the present invention, the method may further include the step of confirming the range of the crystallization temperature region through a thermal analyzer. The thermal analyzer can be used without limitation as long as it is a conventional instrument.

상기 인쇄하는 단계를 수행하기 전 또는 후에 플라스틱 소재는 연신과 같은 추가의 가공에 의해 제조하고자 하는 제품의 형태로 제조될 수 있고, 제조하고자 하는 플라스틱 제품의 형태에는 제한이 없으나 예를 들면, 음료수병, 생수병 등의 투명한 소재의 용기 제품으로 제조될 수 있다.Before or after performing the printing step, the plastic material may be manufactured in the form of a product to be manufactured by further processing such as stretching, and there is no limitation in the form of the plastic product to be manufactured, for example, a beverage bottle , it can be manufactured as a container product of a transparent material, such as a bottle of water.

상기 결정화 온도 영역에서 열처리하는 것은, 플라스틱의 표면을 녹는 온도까지 열처리함으로써, 요철을 만들어 각인하는 것과는 완전히 상이한 것으로, 본 발명은 결정화 거동에 따른 광학적 특성 변화 현상을 통해 원하는 형상을 인쇄하는 것이다. 따라서 결정화 온도 범위에서 열처리되는 본 발명의 인쇄 방법은 광학적 특성을 통한 것으로 녹는 점까지 열처리하여 소재 변형이 일어나는 것과는 상이한 것이다.Heat treatment in the crystallization temperature region is completely different from making and engraving irregularities by heat treating the surface of the plastic to a melting temperature, and the present invention is to print a desired shape through a phenomenon of optical property change according to crystallization behavior. Therefore, the printing method of the present invention, which is heat-treated in the crystallization temperature range, is different from that in which material deformation occurs by heat-treating to the melting point through optical properties.

본 발명의 제조방법에서 플라스틱 소재의 일부는 원하는 형상을 인쇄하고자 하는 부분을 의미하는 것으로, 상기 원하는 형상은 문자, 도형, 로고 등의 다양한 형상일 수 있으며 상기 형상의 형태는 제한이 없다.In the manufacturing method of the present invention, a part of the plastic material means a part on which a desired shape is to be printed, and the desired shape may be various shapes such as characters, figures, and logos, and the shape of the shape is not limited.

본 발명에서 결정화 온도 영역으로 열처리하는 방법은, 표면에 결정화 온도 영역의 열을 처리할 수 있는 방법이라면 제한 없이 이용이 가능하고, 예를 들면 금속 프로브나 노즐과 같은 금속 소재를 이용한 접촉을 통한 열처리나, 형판에 문자나 형상이 새겨진 틀을 이용한 열처리나, 레이저 조사 등을 통해 인쇄하고자 하는 표면에 열처리할 수 있다. The method of heat treatment in the crystallization temperature region in the present invention can be used without limitation as long as it is a method capable of treating the heat of the crystallization temperature region on the surface, for example, heat treatment through contact using a metal material such as a metal probe or nozzle Alternatively, the surface to be printed can be heat-treated through heat treatment using a frame engraved with characters or shapes on the template, or laser irradiation.

예를 들면 본 발명의 실시예와 같이 동 또는 황동 소재의 노즐을 사용하고, 철크롬 또는 니크롬 소재의 금속 팁을 포함하는 노즐로 열처리가 수행될 수 있다. 레이저를 조사하여 열처리하는 것도 가능하나, 레이저를 활용한 열처리는 결정화에 필요한 온도와 조사 시간 조절이 어려워 결정화에 적합하지 않을 수 있고, 일정한 온도의 가열이 용이하지 않을 수 있다. 이와 같이 레이저를 통한 가열은 짧은 시간만에 온도가 급상승하며 제품의 투명도, 색상등에 따라 레이저가 투과 되는 등, 열적 거동이 달라질 수 있다. 특정한 결정화 온도에 맞추어야 하는 본 발명의 인쇄방법은 일관적인 열처리가 상당히 중요한 것이다.For example, heat treatment may be performed using a nozzle made of copper or brass material as in the embodiment of the present invention, and a nozzle including a metal tip made of iron chromium or nichrome material. It is also possible to heat treatment by irradiating a laser, but heat treatment using a laser may not be suitable for crystallization because it is difficult to control the temperature and irradiation time required for crystallization, and heating at a constant temperature may not be easy. In this way, heating through a laser increases the temperature rapidly within a short period of time, and the thermal behavior may vary depending on the transparency and color of the product, such as the laser being transmitted through it. Consistent heat treatment is very important in the printing method of the present invention, which must be adapted to a specific crystallization temperature.

그러므로 일관적인 열처리 결과를 위해서는 금속 프로브, 노즐, 또는 형판과 같은 금속 소재를 이용해 직접적으로 열처리하는 방식이 레이저보다 적합한 것으로 직접적으로 열처리하는 방식은 기존 용기의 생산 공정에서 용이하게 활용할 수 있다.Therefore, for consistent heat treatment results, direct heat treatment using a metal material such as a metal probe, nozzle, or template is more suitable than laser.

상기 형판은 인쇄하려는 문자나 형상이 새겨져 있는 틀로서, 인쇄하려는 문자나 형상에 따라 제조되는 것이고, 상기 금속 프로브나 노즐 팁의 직경은 인쇄하고자 하는 글씨나 그림의 해상도에 따라 크기를 조정할 수 있으며, 금속 프로브나 노즐 팁의 모양은 원형, 사각형, 삼각형 등 인쇄하고자 하는 형상에 따라 다양하게 제작하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 직경이 0.01 내지 5mm인 노즐팁을 포함하는, 직경이 0.1 내지 100mm인 노즐을 이용할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. The template is a frame on which characters or shapes to be printed are engraved, and is manufactured according to the characters or shapes to be printed, and the diameter of the metal probe or nozzle tip can be adjusted in size according to the resolution of the text or picture to be printed, , The shape of the metal probe or nozzle tip can be manufactured and used in various ways depending on the shape to be printed, such as a circle, a square, or a triangle. For example, a nozzle having a diameter of 0.1 to 100 mm, including a nozzle tip having a diameter of 0.01 to 5 mm, may be used, but is not limited thereto.

상기 노즐은 3D 프린터에 연결된 것으로, 상기 3D 프린터와 연결되어 3D 프린터를 제어할 수 있는 프로그램이 설치된 기기를 통해 노즐의 온도를 조절하고, 노즐의 경로를 지정할 수 있다. 상기 3D 프린터의 종류는 압출방식 3D 프린터이며, 상기 3D 프린터를 제어할 수 있는 프로그램이 설치된 기기라면 종류에 상관없이 활용할 수 있다.The nozzle is connected to the 3D printer, and the temperature of the nozzle may be adjusted and the path of the nozzle may be designated through a device connected to the 3D printer and installed with a program capable of controlling the 3D printer. The type of the 3D printer is an extrusion-type 3D printer, and any device in which a program capable of controlling the 3D printer is installed can be used regardless of the type.

예를 들어 본 발명의 실시예와 같이, 3D 프린터 노즐을 플라스틱의 결정화 온도 영역 또는 이상으로 가열한 후, 3D 프린터를 제어할 수 있는 프로그램상에서 원하는 형상을 입력하면, 상기 형상에 맞는 경로를 3D 프린터의 명령어인 G-code로 변환하여 수행될 수 있다. 그러면 가열된 노즐이 입력된 경로를 따라 이동하며 3D 프린터의 베드 위에 있는 플라스틱 소재의 표면을 가열할 수 있다. 상기 3D 프린터를 제어할 수 있는 기기는 컴퓨터일 수 있다. 이와 같이 노즐의 움직임은 원하고자 하는 형상을 프로그램에 입력함으로써 제어 가능하다.For example, as in the embodiment of the present invention, after heating the 3D printer nozzle to or above the crystallization temperature range of plastic, if a desired shape is input on a program that can control the 3D printer, a path suitable for the shape is created by the 3D printer It can be performed by converting it to G-code, which is an instruction of The heated nozzle then moves along the input path and can heat the surface of the plastic material on the 3D printer's bed. A device capable of controlling the 3D printer may be a computer. In this way, the movement of the nozzle can be controlled by inputting a desired shape into the program.

상기 열처리에 사용되는 소재는 플라스틱 소재의 표면과 살짝 닿도록 제어하는 것이 바람직하며 시편의 두께에 따라 결정될 수 있다. 플라스틱 소재의 두께는 0.01~10mm일 수 있고 바람직하게는 0.1~5mm일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.The material used for the heat treatment is preferably controlled to lightly touch the surface of the plastic material, and may be determined according to the thickness of the specimen. The thickness of the plastic material may be 0.01 to 10 mm, preferably 0.1 to 5 mm, but is not limited thereto.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that the scope of the present invention is not limited by these examples.

[실시예][Example]

실시예 1. PET 제품별 결정화 확인Example 1. Confirmation of crystallization by PET product

1.1. 실험 시편 선정1.1. Selection of test specimens

본 실시예 1에서는 플라스틱 소재의 잉크가 사용되지 않는 친환경 인쇄 방법을 적용하기에 적합한 시편을 결정하고자 하였다. 본 실시예에서는 상기 플라스틱 소재 중 PET를 선택하여 사용하였다. PET 제품은, 제품별로 생산 과정이 상이하여 결정화에 대한 반응이 서로 다른바, 결정화 공정 후 색상, 형태 변형 등을 기준으로 시편별로 비교하였다.In this Example 1, an attempt was made to determine a specimen suitable for applying an eco-friendly printing method that does not use plastic ink. In this example, PET was selected from among the plastic materials and used. Since PET products have different reactions to crystallization due to different production processes for each product, they were compared for each specimen based on color and shape deformation after the crystallization process.

실험 대상 시편은 비결정 상태의 PET 소재이며 투명도가 높은 제품을 기준으로 선정하였고, 형태는 평판이거나 굴곡이 많지 않은 제품으로 선정하였다.The test specimen was an amorphous PET material, and was selected based on a product with high transparency, and a product with a flat shape or not much curvature was selected.

도 3은 위 기준을 통해 선정된 3가지 결정화 실험 시편을 나타낸 것으로, 0.5T 투명 PET 시트, 500mL PET 생수 병(해태 평창수) 및 500mL PET 커피 병(롯데 칸타타콘트라베이스)을 실험 시편으로 선정하였다. Figure 3 shows three crystallization test specimens selected through the above criteria, and 0.5T transparent PET sheet, 500mL PET bottled water (Haitai Pyeongchang water) and 500mL PET coffee bottle (Lotte Cantata Contrabase) were selected as test specimens. .

PET병은 몸통의 중심부를 재단한 후, 재단된 시편을 동일한 크기, 가로 50mm, 세로 50mm로 재단하여 사용하였다. 두께는 PET 시트 0.5mm, PET 생수 병 0.4mm, PET 커피 병 0.6mm이다. 표 1은 PET 시트의 원재료 물성을 표로 정리한 것이다. PET 시트는 압출 성형을 통해 생산되었다. For PET bottles, after cutting the center of the body, the cut specimens were cut to the same size, 50 mm in width, and 50 mm in length, and used. The thickness is 0.5mm for PET sheet, 0.4mm for PET bottled water, and 0.6mm for PET coffee bottle. Table 1 summarizes the raw material properties of PET sheets in a table. PET sheets were produced through extrusion molding.

SectionSection PropertiesProperties UnitUnit ValueValue MethodMethod PhysicalPhysical Specific GravitySpecific Gravity g/㎤g/cm3 1.341.34 ASTM D792ASTM D792 Intrinsic ViscosityIntrinsic Viscosity dl/gdl/g 0.70.7 SK Chem.Mtd
(SK 1011)SK Chem.Mtd
(SK 1011) Rockwell HardnessRockwell Hardness R-scaleR-scale 118118 ASTM D785ASTM D785 MechanicalMechanical Tensile StrengthTensile Strength MPaMPa 5858 ASTM D680ASTM D680 Elongation at BreakElongation at Break %% 410410 ASTM D680ASTM D680 Flexural ModulusFlexural Modulus MPaMPa 23002300 ASTM D790ASTM D790 Flexural StrengthFlexural Strength MPaMPa 8585 ASTM D790ASTM D790 lzod Impactlzod impact kgf cm/cmkgf cm/cm 38
(23℃)38
(23℃) ASTM D256ASTM D256 21
(-40℃)21
(-40℃) ASTM D256ASTM D256 ThermalThermal Melting PointMelting Point ℃℃ 245245 ASTM D3418ASTM D3418 Glass Trans Temp.Glass Trans Temp. ℃℃ 7373 JIS K7121JIS K7121 Heat Distortion Temp.Heat Distortion Temp. ℃℃ 6969 ASTM D648ASTM D648 OpticalOptical Total TransmittanceTotal Transmittance %% 90<90< ASTM D1003
(JIS K 7105)ASTM D1003
(JIS K 7105) HazeHaze %% <1.5<1.5

1.2. 실험 장치1.2. experimental setup

PET 제품별 결정화 실험은 선정된 3개의 시편을 항온항습기에 넣고 같은 시간 동안 같은 온도와 습도에 노출 시킨 후 외형을 비교하는 방법으로 진행되었다. The crystallization experiment for each PET product was conducted by placing three selected specimens in a thermo-hygrostat, exposing them to the same temperature and humidity for the same time, and then comparing their appearance.

1.3. 실험 과정 및 결과1.3. Experimental process and results

실험은 총 3차례 진행되었다. 선행 실험 결과를 보완하는 목적으로 후속 실험을 계획하였다.The experiment was conducted a total of 3 times. Subsequent experiments were planned for the purpose of supplementing the results of previous experiments.

1) 1차 실험 과정 및 결과1) Primary experimental process and results

1차 실험은 온도 150℃, 습도 0%로 설정된 항온 항습기에 재단된 시편을 100초 동안 넣어두었다. 도 4에 1차 실험을 통해 도출된 시편의 외형을 나타내었다. PET 시트 시편만 색상이 불투명한 백색으로 바뀌는 결정화가 발생하였다. 이 외 PET 생수병과 PET 커피 병 시편은 가열 실험 전과 같이 투명하였다. 고온에 가열하여 시편이 모두 오그라드는 형태 변화가 관찰되었다. 특히 PET 생수병과 PET 커피 병 시편은 형태가 크게 변형되었다.For the first experiment, the cut specimen was placed in a thermo-hygrostat set at a temperature of 150° C. and a humidity of 0% for 100 seconds. 4 shows the outer shape of the specimen derived through the first experiment. Only the PET sheet specimen had crystallization, which changed the color to an opaque white. In addition, the PET bottled water and PET coffee bottle specimens were transparent as before the heating test. A morphological change was observed in which all the specimens were shrunk by heating to high temperature. In particular, the PET bottled water bottle and PET coffee bottle specimens were significantly deformed.

2) 2차 실험 과정 및 결과2) Secondary Experimental Process and Results

1차 실험에서 발생한 외형 변화를 방지하기 위해서 재단된 시편을 금속판에 고정하였다. 2차 실험은 온도 160℃, 습도 0%로 설정된 항온 항습기에 재단된 시편을 1,200초 동안 넣어두었다. 1차 실험보다 온도를 10℃ 상승시키고 시간을 100초에서 1,200초로 늘려 더욱 고온에 오래 노출했다. 도 5는 2차 실험을 통해 도출된 시편의 외형이다. 앞선 실험과 같이 PET 시트 시편만 색상이 불투명한 백색으로 바뀌는 결정화가 발생하였다.In order to prevent external changes occurring in the first experiment, the cut specimen was fixed to a metal plate. For the second experiment, the cut specimen was placed in a thermo-hygrostat set at a temperature of 160° C. and a humidity of 0% for 1,200 seconds. Compared to the first experiment, the temperature was increased by 10 °C and the time was increased from 100 seconds to 1,200 seconds, and the exposure to high temperature was longer. 5 is an external view of a specimen derived through a secondary experiment. As in the previous experiment, crystallization occurred in which only the PET sheet specimen changed color to opaque white.

3) 3차 실험 과정 및 결과3) 3rd experiment process and results

PET 시트와 다르게 PET병은 결정화가 이루어지지 않는 원인을 찾고자 병을 재단하지 않고 온도 160℃, 습도 0%로 설정된 항온 항습기에 1,200초 동안 넣어두었다. 도 6은 3차 실험을 통해 도출된 시편의 외형이다. 3차 실험 결과, PET병의 목 부분에서만 결정화가 발생하였다. 목 부분 아래의 몸통은 실험 전과 같이 투명하고 형태는 수축하였다.Unlike PET sheets, PET bottles were placed in a thermo-hygrostat set at 160°C and 0% humidity for 1,200 seconds without cutting the bottle to find the cause of the crystallization not taking place. 6 is an external view of a specimen derived through the third experiment. As a result of the third experiment, crystallization occurred only in the neck of the PET bottle. The body under the neck was transparent as before the experiment, and the shape was shrunk.

1.4. 결과 고찰1.4. Results Consideration

1) PET병 생산 공정 분석1) PET bottle production process analysis

PET 시트 시편과 달리, PET병은 실험을 통해 결정화가 발행하지 않았다. 이러한 이유는 생산 공정에서 추론할 수 있다. 도 7은 PET병의 생산 공정을 도식화한 것으로, PET병은 블로잉 기법으로 제작된다. 보다 상세하게는 도 8과 같이 프리폼을 가열하고 기체를 주입한다. 그러면 프리폼 중 고정된 병목을 제외한 모든 부분이 연신 되며 병의 형상을 이루게 되는 것이다. Unlike PET sheet specimens, PET bottles did not undergo crystallization throughout the experiment. This reason can be deduced from the production process. 7 is a schematic diagram of the production process of a PET bottle, and the PET bottle is manufactured by a blowing technique. In more detail, the preform is heated and gas is injected as shown in FIG. 8 . Then, all parts of the preform except for the fixed bottle neck are stretched to form the shape of the bottle.

연신 과정에서도 결정화가 발생한다. 그러나 연신으로 인한 결정화는 분자 간 간격이 가시광선보다 넓게 배향되는 특성으로 열로 인한 결정화와 다르게 투명도가 유지된다. 그러므로 PET병의 몸통은 투명하지만 이미 결정화도가 높은 상태다. 그래서 가열을 하여도 결정화도가 크게 높아지지 않아 결정화로 인한 색상 변화가 발생하지 않은 것이다.Crystallization also occurs during the stretching process. However, in crystallization due to stretching, the intermolecular spacing is oriented wider than visible light, and unlike crystallization due to heat, transparency is maintained. Therefore, although the body of the PET bottle is transparent, the crystallinity is already high. Therefore, even when heated, the degree of crystallinity did not increase significantly, so color change due to crystallization did not occur.

2) 실험 시편 열분석2) Thermal analysis of test specimens

PET병 몸통의 높은 결정화도를 검증하기 위해 실험 시편을 열분석하였다. 열분석기(DSC)는 온도를 변화시키며 시료로부터 또는 시료로 흐른 열량을 측정하는 기기이다. 본 실험에서 열분석에는 Shimadzu사의 열 분석기(DSC)를 사용하였다. 측정 온도 범위는 상온에서 300℃까지이며 1분당 온도를 10℃씩 상승시키며 측정하였다. 열분석기를 통해 결정성 플라스틱의 유리전이 온도, 결정화 온도, 용융 온도 등을 확인하였다.The test specimens were thermally analyzed to verify the high crystallinity of the PET bottle body. A thermal analyzer (DSC) is a device that measures the amount of heat flowing from or to a sample while changing the temperature. In this experiment, a thermal analyzer (DSC) manufactured by Shimadzu was used for thermal analysis. The measurement temperature range is from room temperature to 300°C, and measurements were made while increasing the temperature by 10°C per minute. The glass transition temperature, crystallization temperature, melting temperature, etc. of the crystalline plastic were confirmed through a thermal analyzer.

도 9는 PET 시트 시편의 열분석 결과 그래프다. PET 시트는 앞선 실험을 통해 백색 결정화가 일어났던 시편이다. PET 시트 시편의 열분석 결과 그래프 중 79.56℃ 지점에서 흡열 반응을 보였다. 해당 온도는 PET의 유리전이 온도 범위에 해당한다. 그리고 131.10℃ 지점에서는 발열 반응을 보였다. 해당 온도는 PET의 결정화 온도 범위에 해당한다. 결정화 피크 곡선의 면적이 해당 온도에서 이루어진 결정화도를 의미한다. 해당 온도에서 시편의 색상이 백색으로 변화한 것이다. 마지막으로 250.59℃ 지점에서 흡열 반응이 일어났다. 해당 온도는 PET의 용융 온도 범위에 해당한다. 해당 온도에서는 결정을 이루고 있었던 분자가 용융되며 비결정 상태로 변한다. 용융 피크 곡선의 면적은 용융 온도 전 시편의 결정화도를 의미한다. 용융 피크 곡선의 면적에서 결정화 피크 곡선의 면적을 뺀 면적이 열분석 이전 시편의 결정화도이다. PET 시트 시편의 용융 피크 곡선의 면적과 결정화 피크 곡선의 면적의 차이가 적은 것으로 보아 실험 전 PET 시트 시편의 결정화도는 낮았던 것으로 판단된다.9 is a graph showing a thermal analysis result of a PET sheet specimen. The PET sheet is a specimen in which white crystallization occurred through the previous experiment. As a result of thermal analysis of the PET sheet specimen, an endothermic reaction was shown at 79.56°C in the graph. This temperature corresponds to the glass transition temperature range of PET. And it showed an exothermic reaction at the point of 131.10 ℃. The temperature corresponds to the crystallization temperature range of PET. The area of the crystallization peak curve means the degree of crystallinity achieved at the corresponding temperature. At that temperature, the color of the specimen changed to white. Finally, an endothermic reaction occurred at 250.59°C. This temperature corresponds to the melting temperature range of PET. At that temperature, the crystalline molecules melt and change to an amorphous state. The area of the melting peak curve means the crystallinity of the specimen before the melting temperature. The area obtained by subtracting the area of the crystallization peak curve from the area of the melting peak curve is the crystallinity of the specimen before thermal analysis. Since the difference between the area of the melting peak curve and the area of the crystallization peak curve of the PET sheet specimen was small, it is judged that the degree of crystallinity of the PET sheet specimen before the experiment was low.

도 10은 PET 생수병 시편의 열분석 결과 그래프다. PET 생수병 시편의 열분석 결과 그래프는 PET 시트 시편의 열분석 결과 그래프와 다른 양상을 보인다. PET의 결정화 온도 부근이 아닌 90.46℃ 지점에서 약간의 발열 반응을 보이고 이 외의 온도 구간에서 발열 반응을 발견할 수 없다. 결정화 과정에서 발생하는 뚜렷한 발열 반응이 관찰되지 않은 것으로 보아 PET 생수병은 열을 통해 결정화를 이루지 못한 것으로 보인다. 그러나 247.81℃에서 뚜렷한 흡열 반응을 관찰할 수 있다. PET 생수평 시편의 열 분석 결과, 결정화 피크 곡선이 존재하지 않고 용융 피크 곡선만 존재한다. 즉 용융 피크 곡선 면적만큼의 결정화가 실험 이전에 이미 이루어 진 것으로 판단된다.10 is a graph of thermal analysis results of a PET bottled water bottle specimen. The thermal analysis result graph of the PET bottled water bottle specimen shows a different aspect from the thermal analysis result graph of the PET sheet specimen. PET exhibits a slight exothermic reaction at 90.46°C, not near the crystallization temperature, and no exothermic reaction can be found in other temperature ranges. As no obvious exothermic reaction was observed during the crystallization process, it appears that the PET bottled water did not crystallize through heat. However, a distinct endothermic reaction can be observed at 247.81 °C. As a result of thermal analysis of the PET biohorizontal specimen, there is no crystallization peak curve and only a melting peak curve exists. That is, it is judged that crystallization as much as the melting peak curve area has already been made before the experiment.

도 11은 PET 커피 병 시편의 열분석 결과 그래프로, PET 커피 병 시편의 열분석 결과 그래프도 PET 생수병 시편의 열분석 결과와 크게 다르지 않게 나타났다. 결정화 온도 부근에서 발열 반응이 관찰되지 않았고, 253.28℃에서 흡열 반응이 관찰되었다. 이에 PET 커피 병 시편도 PET 생수병 시편과 마찬가지로 열분석 이전부터 이미 결정화도가 높은 상태라고 판단할 수 있다.11 is a graph of the thermal analysis result of the PET coffee bottle specimen, and the thermal analysis result graph of the PET coffee bottle specimen was not significantly different from the thermal analysis result of the PET mineral water bottle specimen. An exothermic reaction was not observed near the crystallization temperature, and an endothermic reaction was observed at 253.28 °C. Accordingly, it can be judged that the PET coffee bottle specimen has a high degree of crystallinity even before thermal analysis, like the PET bottled water bottle specimen.

이를 통해 PET 병은 투명하지만 연신으로 인해 결정화도가 높다는 것을 알 수 있다. 이로 인해 결정화도가 높아져 백색으로 색상변화를 유도하기 어려웠던 것이다. 그러므로 제품의 현재 결정화도가 낮아서, 쉽게 결정화가 이루어질 수 있는 소재가 친환경 인쇄 방법을 적용하기에 적합하다.This shows that the PET bottle is transparent but has a high degree of crystallinity due to stretching. As a result, the degree of crystallinity increased, making it difficult to induce a color change to white. Therefore, the current crystallinity of the product is low, so a material that can be easily crystallized is suitable for applying the eco-friendly printing method.

실시예 2. 0.5T 시트 친환경 인쇄 실험Example 2. 0.5T sheet eco-friendly printing experiment

2.1. 실험 시편 선정2.1. Selection of test specimens

본 실시예 2에서는 상기 실시예 1의 PET 제품별 결정화 실험 중 결정화를 활용한 친환경 인쇄 방법을 적용하기에 가장 적절한 0.5T PET 시트 시편을 실험 시편으로 선정하였다. 도 12에 선정된 0.5T PET 시트 시편을 나타내었고, 형태는 두께 0.5mm, 가로 50mm, 세로 50mm였다.In this Example 2, the 0.5T PET sheet specimen most suitable for applying the eco-friendly printing method utilizing crystallization among the crystallization experiments for each PET product of Example 1 was selected as the test specimen. The 0.5T PET sheet specimen selected in FIG. 12 was shown, and the shape was 0.5mm thick, 50mm wide, and 50mm long.

2.2. 실험 과정2.2. experimental process

형상에 따라 PET 시편을 가열하기 위하여 3D 프린터를 활용하였다. 실험 과정은 3D 프린터 노즐의 온도를 PET 결정화 온도 이상으로 설정하여 시편의 표면에 처리하여 이루어진다. 그리고 형상에 맞게 경로를 3D 프린터의 명령어인 G-code로 입력하였다. 그 후 가열된 노즐이 입력된 경로를 따라 이동하며 베드 위에 있는 PET 시편의 표면을 가열하는 방식이다. 인쇄할 형상은 모든 평면 형상의 기초가 되는 점과 선, 선과 면, 직선과 곡선을 포함하여, 도 13에 나타낸 형상으로 설계하였다. A 3D printer was used to heat the PET specimen according to the shape. The experimental procedure is performed by setting the temperature of the 3D printer nozzle to a temperature higher than the PET crystallization temperature and treating the surface of the specimen. Then, according to the shape, the path was entered with G-code, a command of the 3D printer. After that, the heated nozzle moves along the input path and heats the surface of the PET specimen on the bed. The shape to be printed was designed in the shape shown in FIG. 13, including points and lines, lines and planes, straight lines and curves, which are the basis of all flat shapes.

설계된 형상을 직접 G-code로 변환하여 3D 프린터에 입력하여 실험을 진행하였다. 열을 전달하는 부분인 노즐 팁의 지름은 약 0.5mm로, PET 시트와 노즐 사이의 간격은 도 14와 같이 최소한으로 하여 열 손실을 최소화하였다. 입력된 경로 외의 PET 시트 시편 부분이 열로 인해 변형되는 것을 방지하기 위해 시편 외곽을 내열성이 높은 캡톤 테이프로 베드와 함께 고정하여 진행하였다.The designed shape was directly converted into G-code and input into the 3D printer to conduct the experiment. The diameter of the nozzle tip, which is the part that transmits heat, is about 0.5 mm, and the distance between the PET sheet and the nozzle is minimized as shown in FIG. 14 to minimize heat loss. In order to prevent the PET sheet specimen from being deformed due to heat, the outside of the specimen was fixed together with the bed with Kapton tape with high heat resistance.

2.3. 실험 결과2.3. Experiment result

도 15는 본 실험의 결과물이다. 같은 조건에도 불구하고 실험 결과의 차이가 매우 심했다. 3D 프린터 베드의 약간의 기울기 차이와 열로 인한 약간의 변형으로 시편과 노즐의 사이 거리가 실험마다 달라졌다. 15 is a result of this experiment. Despite the same conditions, the differences in experimental results were very significant. Due to the slight inclination difference of the 3D printer bed and slight deformation due to heat, the distance between the specimen and the nozzle varied from experiment to experiment.

1차 실험은 노즐이 시편에 완전히 닿은 상태로 결정화가 진행되었다. 이로 인해 노즐이 표면을 용융시킴으로써 인쇄된 형상이 가장 뚜렷하긴 하나 열로 인한 시편의 변형이 심하게 나타났다. In the first experiment, crystallization proceeded with the nozzle in full contact with the specimen. As a result, the nozzle melted the surface, so the printed shape was most distinct, but the specimen was severely deformed due to heat.

2차 실험은 노즐과 시편 사이의 거리가 멀게 하여 결정화를 진행시켰다. 이로 인해 노즐의 열이 시편에 제대로 전달되지 않아 형상이 정상적으로 인쇄되지 않았다. 3차 실험은 노즐이 시편의 표면에 약간 닿는 상태로 결정화를 수행하였다. 그 결과 시편 표면이 일부 용융되었지만 노즐과 시편 사이의 거리가 실험 결과 중 적절한 것으로 판단된다.In the second experiment, the distance between the nozzle and the specimen was increased to proceed with crystallization. Due to this, the heat from the nozzle was not properly transferred to the specimen, and the shape was not printed normally. In the third experiment, crystallization was performed with the nozzle slightly touching the surface of the specimen. As a result, the surface of the specimen was partially melted, but the distance between the nozzle and the specimen was judged to be appropriate among the test results.

이에 노즐이 시편의 표면에 약간 닿는 조건이 일관된 결과를 도출하기 위해 가장 적합하다고 판단되었다. 또한 열로 인한 시편의 변형을 줄이기 위하여 두께가 0.5mm보다 두꺼운 시편으로 후속 연구가 필요하다.Therefore, it was judged that the condition in which the nozzle slightly touches the surface of the specimen is most suitable to obtain consistent results. In addition, in order to reduce the deformation of the specimen due to heat, a follow-up study is required with a specimen thicker than 0.5 mm.

실시예 3. 2.0T 시트 친환경 인쇄 실험Example 3. 2.0T sheet eco-friendly printing experiment

3.1. 실험 시편 제작3.1. test specimen production

1) 시편 형상1) Specimen shape

실시예 2의 “0.5T 시트 친환경 인쇄 실험”에서 발생한 시편의 열 변형을 줄이기 위해, 두께가 0.5mm 이상인 시편을 사출 성형하여 본 실시예 3에서 사용하였다. 도 16은 사출 성형할 시편의 형상으로, 두께는 2.0m, 가로 80mm, 세로 300mm의 평판 형상인 것을 사용하였다.In order to reduce the thermal deformation of the specimen that occurred in the “0.5T sheet eco-friendly printing experiment” of Example 2, a specimen having a thickness of 0.5 mm or more was injection molded and used in Example 3. 16 is a shape of a specimen to be injection molded, and a flat plate shape having a thickness of 2.0 m, a width of 80 mm, and a length of 300 mm was used.

2) 재료2) material

사출 성형 재료는 실시예 2의 시편과 유사한 물성인 SK Chemicals의 SKYPET BR 8040으로 선정하였다. 일반 사출 성형, 블로잉 성형, 압출 성형 등 다양한 범위에서 응용 가능한 재료이다. 하기 표 2는 수지 공급 회사에서 제공한 SKYPET BR 8040의 물성이다.The injection molding material was selected as SKYPET BR 8040 of SK Chemicals, which has similar physical properties to the specimen of Example 2. It is a material that can be applied in various fields such as general injection molding, blow molding, and extrusion molding. Table 2 below shows the physical properties of SKYPET BR 8040 provided by the resin supplier.

SectionSection PropertiesProperties UnitUnit ValueValue MethodMethod PhysicalPhysical Specific GravitySpecific Gravity g/㎤g/cm3 1.331.33 ASTM D792ASTM D792 Intrinsic ViscosityIntrinsic Viscosity dl/gdl/g -- -- Rockwell HardnessRockwell Hardness R-scaleR-scale 116116 ASTM D785ASTM D785 MechanicalMechanical Tensile StrengthTensile Strength MPaMPa 6060 ASTM D638ASTM D638 Elongation at BreakElongation at Break %% 120120 ASTM D638ASTM D638 Flexural ModulusFlexural Modulus MPaMPa 25402540 ASTM D638ASTM D638 Flexural StrengthFlexural Strength MPaMPa 8383 ASTM D638ASTM D638 lzod Impactlzod impact kgf cm/cmkgf cm/cm 56
(23℃)56
(23℃) ASTM D638ASTM D638 32 (-40℃)32 (-40℃) ASTM D638ASTM D638 OpticalOptical Total TransmittanceTotal Transmittance %% 8989 ASTM D1003ASTM D1003 HazeHaze %% <1.0<1.0

3) 사출 성형기3) Injection molding machine

실험에 사용될 시편을 사출하기 위해 우진프라임 SELEX-TE110 사출성형기를 사용하였다. 사출기의 형체력은 110 ton, 스크류의 직경은 32Ø최대 스트로크는 130mm이다. 하기 표 3에는 자세한 사출기 사양을 기재하였다.Woojin Prime SELEX-TE110 injection molding machine was used to inject the specimen to be used in the experiment. The clamping force of the injection machine is 110 tons, the diameter of the screw is 32Ø, and the maximum stroke is 130mm. Table 3 below describes detailed injection machine specifications.

항 목Item 단 위unit TE110TE110 사출 관계injection relationship 스크류 직경screw diameter mmmm 3232 사출 압력injection pressure kg/㎠kg/cm2 20002000 이론 사출 용적Theoretical injection volume ㎤㎤ 104104 사출 중량 (PS)Injection weight (PS) gg 9595 사출률ejection rate ㎤/sec㎤/sec 322322 사출 스트로크injection stroke mmmm 130130 사출 속도injection speed mm/secmm/sec 400400 가소화 능력 (PS)plasticizing ability (PS) kg/hrkg/hr 7373 스크류 회전수screw rotation speed rpmrpm 400400 형체 관계shape relationship 형체력clamp force tonton 110110 타이바 간격 (H*V)Tie Bar Spacing (H*V) mmmm 410*410410*410 정반 크기 (H*V)Plate size (H*V) mmmm 630*630630*630 최소 형개 거리Minimum mold opening distance mmmm 350350 최대 형개 거리maximum mold opening distance mmmm 750750 최소 금형 두께Minimum mold thickness mmmm 150150 최대 금형 두께Max mold thickness mmmm 400400 에젝터 출력ejector output tonton 3.33.3 에젝터 스트로크ejector stroke mmmm 8080 공 통common 히터 용량heater capacity kwkw 8.288.28 충전기 용량charger capacity kwkw 26.2826.28 기계 무게machine weight kgkg 46004600 기계 제원machine specifications mmmm 4594*1313*16424594*1313*1642

4) 성형 조건4) Molding conditions

도 17은 사출 성형 조건 중 배럴 및 금형의 온도를 상세하게 나타낸 것이다. 결정화도가 낮은 PET 시편을 사출 성형으로 제작하기 위해서는 ??칭이 필요하다. ??칭은 고온의 사출품을 급랭하는 것을 말한다. PET 시편을 급랭하여 결정화 온도에서 머무르는 시간을 최소화하기 위함이다. 배럴 온도는 PET 소재의 표준 공정 조건에 기초하여 설정하였다.17 is a detailed view showing the temperature of the barrel and the mold during injection molding conditions. In order to manufacture PET specimens with low crystallinity by injection molding, quenching is required. “Qing” refers to the rapid cooling of high-temperature injection products. This is to minimize the time spent at the crystallization temperature by quenching the PET specimen. The barrel temperature was set based on standard processing conditions for PET materials.

도 18은 2.0T PET 시편 사출 성형을 위한 공정 조건을 종합하여 정리한 것이다.18 is a summary of the process conditions for injection molding of 2.0T PET specimens.

5) 실험 시편 사출5) Injection of test specimen

도 19는 위 사출 성형 공정을 통해 제작된 2.0T PET 시편의 외형이다. 외관의 특이점 없이 투명하게 사출되었다.19 is an external view of a 2.0T PET specimen manufactured through the above injection molding process. It was transparently ejected without any peculiarities of appearance.

3.2. 실험 과정3.2. experimental process

1) 실험 기기 개선1) Improvement of laboratory equipment

본 실험은 친환경 인쇄 방법의 실용성을 검증하기 위하여 정밀한 형상을 인쇄할 것이다. 3D 프린터를 사용하여 PET 시편의 결정화를 유도할 것이며 더욱 정밀한 형상을 인쇄하기 위하여 노즐을 개선하였다. 노즐의 열 전달 영역을 좁히기 위하여 노즐 팁에 열전도율이 높은 철크롬선을 삽입하였다. 개선된 노즐을 도 20에 나타내었으며, 상기 노즐을 사용하여 결정화 영역을 좁힐 수 있다.This experiment will print precise shapes to verify the practicality of the eco-friendly printing method. A 3D printer will be used to induce crystallization of PET specimens, and nozzles have been improved to print more precise shapes. To narrow the heat transfer area of the nozzle, an iron-chromium wire with high thermal conductivity was inserted into the tip of the nozzle. An improved nozzle is shown in FIG. 20, which can be used to narrow the crystallization area.

2) 인쇄 형상 선정2) Selection of print shape

인쇄 형상 실용성을 검증하기 위하여 현재 존재하는 로고를 인쇄하기로 하였다. 그 중 다양한 표현의 가능성을 검증하기 위하여 형상과 텍스트를 포함하는 도 21의 서울과학기술대학교 로고를 인쇄 대상으로 선정하였다.In order to verify the practicality of the print shape, it was decided to print the existing logo. Among them, in order to verify the possibility of various expressions, the logo of Seoul National University of Science and Technology in FIG. 21 including shape and text was selected as a print target.

3) 인쇄 형상 전처리 및 출력3) Print shape preprocessing and output

서울과학기술대학교 로고를 3D 프린터를 이용하여 인쇄하기 위해서는 인쇄 형상을 G-code로 변환하는 전처리 과정이 필요하다. 우선, 도 22와 같이 3D 모델링 프로그램에서 서울과학기술대학교 로고를 인쇄 영역에 맞게 모델링하였다. 평면의 형상이기에 두께는 3D 프린터에 설정된 레이어 두께와 같이 설정한다. 그리고 모델링 파일을 확장자 STL(Standard Triangulated Language)로 저장하였고, 모델링 프로그램으로는 Rhinoceros 5를 사용하였다.In order to print the Seoul National University of Science and Technology logo using a 3D printer, a pre-processing process of converting the print shape into G-code is required. First, as shown in FIG. 22, the Seoul National University of Science and Technology logo was modeled to fit the printing area in the 3D modeling program. Since it is a flat shape, the thickness is set as the layer thickness set in the 3D printer. And the modeling file was saved with the extension STL (Standard Triangulated Language), and Rhinoceros 5 was used as the modeling program.

저장된 STL 파일을 3D 프린팅 프로그램, Ultimaker Cura를 통해 환경 설정 등을 G-code로 변환하였다. 헤드 이동 속도를 최소로 하여 노즐이 PET 시편 위에서 열을 전달할 수 있는 시간을 길게 확보해주었다. 이를 통해 결정화 온도에 최대한 오래 머무르게 하여 결정화를 촉진해주었다. 노즐의 온도는 PET 소재의 결정화 온도보다 높은 260℃로 설정하였다. 도 23은 Ultimaker Cura를 통해 변환된 모델링 파일의 인쇄 경로이다.The saved STL file was converted to G-code through 3D printing program and Ultimaker Cura. The head movement speed was minimized to ensure a long time for the nozzle to transfer heat over the PET specimen. Through this, the crystallization was promoted by staying at the crystallization temperature for as long as possible. The temperature of the nozzle was set to 260°C, which is higher than the crystallization temperature of the PET material. 23 is a print path of a modeling file converted through Ultimaker Cura.

3D 프린터 호스트 프로그램, Repetier host를 통하여 G-code를 3D 프린터에 입력하였다. 인쇄를 진행하면서 실시간으로 잔여 시간, 노즐 온도 등을 확인하며 인쇄 상태를 점검하였다G-code was input to the 3D printer through the 3D printer host program, Repetier host. During printing, the remaining time and nozzle temperature were checked in real time to check the printing status.

3.3. 실험 결과3.3. Experiment result

도 24는 본 실험을 통해 도출된 결과물이다. 실험 결과, 형상과 텍스트 모두 식별할 수 있게 인쇄되었다. 직선과 곡선, 선과 면 모두 정상적으로 인쇄되었다. 텍스트는 본 형상보다 작으면 식별이 어려울 것으로 판단된다. 다양한 배경 색상을 적용하여 주변 색상에 따른 가독성을 확인하였다. 결정화로 인한 백색과 색상 대비가 높을수록 가독성이 좋았다. 즉 배경의 명도가 낮을수록 인쇄물의 가독성이 좋게 나타났다.24 is a result derived through this experiment. As a result of the experiment, both the shape and the text were printed identifiable. Both straight lines and curves and lines and surfaces were printed normally. If the text is smaller than the original shape, it is judged that it is difficult to identify it. By applying various background colors, readability was confirmed according to the surrounding colors. The higher the color contrast with the white due to crystallization, the better the readability. In other words, the lower the background brightness, the better the readability of the print.

실시예 4. 친환경 인쇄 기술 적용Example 4. Application of eco-friendly printing technology

4.1. 기존 제품에 친환경 인쇄 적용4.1. Applying eco-friendly printing to existing products

본 기술은 잉크를 이용한 인쇄 기술보다 정밀도가 떨어질 수도 있다. 앞선 실시예를 통해 넓은 면을 가진 단순한 로고가 친환경 인쇄 기술을 적용하기에 적합한 형상으로 판단된다. This technique may have lower precision than the printing technique using ink. Through the previous embodiment, it is determined that a simple logo with a wide surface is a shape suitable for applying eco-friendly printing technology.

친환경 인쇄 기술의 실용성을 판단하기 위하여, 기존 제품의 로고를 인쇄하였다. 흰색으로만 인쇄 가능하며 정밀도가 다소 낮아진다는 한계점을 고려하여 인쇄에 적절한 로고를 선정하였다. 형상이 단순하고 색상의 수가 적으며 내용물이 흰색이 아닌 제품의 로고를 선정하였다. 도 25에 위 기준을 통해 선정된 로고를 나타내었다.In order to judge the practicality of eco-friendly printing technology, logos of existing products were printed. A logo suitable for printing was selected considering the limitation that it can only be printed in white and the precision is somewhat lower. The logo of the product was selected because the shape was simple, the number of colors was small, and the content was not white. The logo selected through the above criteria is shown in FIG. 25 .

선정된 로고를 친환경 인쇄 방법에 적합하게 수정하였다. “Welchs”로고는 배경색을 제거하고 텍스트만 인쇄하였다. “GUINNESS”로고는 복잡한 하프 형상을 제거하고 텍스트만 인쇄하였다. 인쇄 방법은 실시예 3의 “2.0T 시트 친환경 인쇄 실험”의 방법과 같이 진행하였다. The selected logo was modified to fit the eco-friendly printing method. The “Welchs” logo has the background color removed and only the text is printed. The “GUINNESS” logo removed the complex harp shape and printed only the text. The printing method was carried out in the same manner as in the “2.0T sheet eco-friendly printing experiment” of Example 3.

인쇄를 진행한 후 그 결과를 도 26에 나타내었다.After printing, the results are shown in FIG. 26 .

검은 배경 위의 인쇄물의 가독성은 양호하였다. 실제 제품에서는 내용물 외부에 로고가 인쇄될 것이다. 실제 제품에 인쇄된 로고가 적용된 것을 재현하고자 내용물 이미지를 인쇄된 시편 뒤에 겹쳐서 관찰하였다. 그 결과를 도 27에 나타내었으며, 상기 도 27은 내용물과 시편이 함께 배치되었을 때의 이미지를 정리하여 나타낸 것이다.The readability of the print on the black background was good. In the actual product, the logo will be printed on the outside of the contents. In order to reproduce the logo printed on the actual product, the contents image was superimposed behind the printed specimen and observed. The results are shown in FIG. 27, which is a summary of images when the contents and the specimen are placed together.

내용물의 이미지와 인쇄된 시편을 겹쳐서 관찰한 결과, 모든 로고가 양호한 가독성을 띄었다. GUINNESS의 내용물과 인쇄물이 색상 대비가 커서 가독성이 뛰어났다. As a result of superimposing the image of the contents and the printed specimen, all logos showed good readability. The color contrast between the contents of GUINNESS and the print was excellent, so the readability was excellent.

본 실험을 통해 친환경 인쇄에 적합한 로고를 실제 제품에 적용한 경우에 가독성을 확보할 수 있다는 것을 검증하였다.Through this experiment, it was verified that readability can be secured when a logo suitable for eco-friendly printing is applied to an actual product.

4.2. 친환경 인쇄 활용 가이드라인4.2. Guidelines for using eco-friendly printing

본 발명은 친환경 인쇄를 가능하게 한 것으로, 기존 인쇄 방식과 같이 모든 형상을 가독성 높게 표현하기에는 다소 어려움이 있을 수 있다. 앞선 실시예들을 통해서 도출된 친환경 인쇄를 보완할 수 있는 활용 가이드라인은 하기와 같다:The present invention enables eco-friendly printing, and it may be somewhat difficult to express all shapes with high readability like the existing printing method. Utilization guidelines that can supplement eco-friendly printing derived through the previous examples are as follows:

1) 백색 배경을 피한다.1) Avoid white backgrounds.

본 발명의 인쇄 방식은 PET 소재의 결정화 현상을 활용한 것으로, 백색만 인쇄 가능한 것이다. 그러므로 내용물이 백색이거나 배경이 백색인 경우에는 인쇄물의 가독성을 확보하기 어렵다. 그러므로 백색 배경을 피하고 배경 색상의 명도가 낮을수록 백색 인쇄물과 색상 대비차가 커져 가독성을 높일 것이다.The printing method of the present invention utilizes the crystallization phenomenon of PET material, and only white can be printed. Therefore, when the content is white or the background is white, it is difficult to ensure the readability of the print. Therefore, avoid a white background and the lower the brightness of the background color, the greater the color contrast with the white print will improve readability.

도 28은 같은 인쇄물을 백색 배경과 명도가 낮은 검은색 배경 위에 두어 가독성을 비교한 것이다. 검은색 배경 위 인쇄물의 가독성이 좋은 것으로 판단되었다.28 is a comparison of readability by placing the same print on a white background and a black background with low brightness. It was judged that the readability of the print on a black background was good.

2) 복잡한 형상을 단순화한다.2) Simplify complex shapes.

본 인쇄 방법은 열을 전달하여 PET 소재의 결정화를 유도하는 인쇄 방식으로, 열전달을 통해 결정화 영역을 세밀하게 조절하는 것은 한계가 있을 수 있다. 이에 본 인쇄 방법을 적용하기 위해서는 복잡한 형상을 단순화하는 것이 바람직하다.This printing method is a printing method that induces crystallization of PET material by transferring heat, and fine control of the crystallization area through heat transfer may have limitations. Accordingly, in order to apply the present printing method, it is desirable to simplify the complex shape.

인쇄 형상은 선보다 면을 사용하여 단순화한다. 그리고 형상 간의 간격을 넓게 확보하고 꼭지점이 적은 도형을 사용하여 결정화 영역의 불분명한 경계를 보완한다. 이러한 방법을 통해 인쇄된 형상의 가독성을 개선할 수 있다.Print geometry is simplified using planes rather than lines. In addition, a wide gap between shapes is secured and a shape with few vertices is used to compensate for the unclear boundary of the crystallization region. In this way, the readability of the printed shape can be improved.

3) 색상의 수를 줄인다.3) Reduce the number of colors.

결정화를 활용한 인쇄는 다양한 색상을 표현하는 것은 어려울 수 있다. 이에 표현하려는 대상의 색상의 수를 줄여야 하며, 서로 다른 색상의 형상이 서로 연결된 경우 형상 사이에 간격을 두어 구분한다. Printing using crystallization can be difficult to express various colors. Therefore, it is necessary to reduce the number of colors of the object to be expressed, and when shapes of different colors are connected to each other, there is a space between the shapes to distinguish them.

이에 도 29와 같이 형상의 안쪽을 백색으로 채운 형상, 채우지 않은 형상, 가로 선으로 채운 형상 그리고 세로 선으로 채운 형상 등 색상의 차이를 색상이 아닌 다른 방법으로 구분할 수 있다. Accordingly, as shown in FIG. 29 , differences in colors such as a shape in which the inside of the shape is filled with white, a shape without filling, a shape filled with a horizontal line, and a shape filled with a vertical line can be distinguished by a method other than color.

결 론conclusion

본 발명은 플라스틱 소재에 잉크를 사용하지 않는 인쇄 방법을 개발한 것이다. 투명한 비결정 PET 소재를 결정화할 경우 분자 배열의 변화로 인해 색상이 불투명한 백색으로 변한다. 이를 활용하여 투명한 비결정 PET 소재에 특정 형상의 영역에만 결정화시켜 불투명하게 만드는 친환경 인쇄 방법을 제시한 것이다. 상기 실시예 1 내지 4의 결과, 직선과 곡선, 선과 면 모두 정상적으로 인쇄되는 것이 확인되었다.The present invention has developed a printing method that does not use ink on a plastic material. When a transparent amorphous PET material is crystallized, the color changes to opaque white due to a change in molecular arrangement. Using this, an eco-friendly printing method that crystallizes only an area of a specific shape on a transparent amorphous PET material to make it opaque is suggested. As a result of Examples 1 to 4, it was confirmed that both straight lines and curved lines and lines and surfaces were normally printed.

또한 본 발명은 플라스틱 소재의 친환경 인쇄 방법을 적용하기에 적합한 조건을 제시한다. 생산 과정에서 연신이 이루어진 제품은 연신으로 인한 결정화가 발생한다. 이에 연신된 제품은 이미 결정화도가 높아서 결정화도 상승으로 인해 변화를 관찰하기 어렵다. 그러므로 제품의 현재 결정화도가 낮으며 결정화도가 크게 높아질 수 있는 소재가 친환경 인쇄 방법을 적용하기에 적합한 것이 확인되었다.In addition, the present invention suggests conditions suitable for applying the eco-friendly printing method of plastic materials. Crystallization occurs in products that have been stretched during the production process. The stretched product already has a high degree of crystallinity, so it is difficult to observe the change due to the increase in crystallinity. Therefore, it was confirmed that the current low crystallinity of the product and the material that can greatly increase the crystallinity is suitable for applying the eco-friendly printing method.

본 발명은 친환경 인쇄 방법을 적용하기에 바람직한 가이드라인을 제시할 수 있다. 결정화는 백색만 표현할 수 있기에 인쇄 가독성을 확보하기 위해서는 백색 배경을 피해야 하고, 다양한 색상을 표현할 수 없기에 표현하려는 대상의 색상의 수를 줄이는 것이 바람직하며 색상 차이를 색상이 아닌 다른 방법으로 표현하여야 한다. 마지막으로 결정화 영역을 세밀하게 조절하는 것이 한계가 있기에 표현하려는 형상을 단순화하는 것이 바람직하다.The present invention can suggest guidelines for applying an eco-friendly printing method. Because crystallization can express only white, a white background should be avoided to secure print readability, and since various colors cannot be expressed, it is desirable to reduce the number of colors of the object to be expressed, and the color difference should be expressed in a way other than color. Lastly, it is desirable to simplify the shape to be expressed because there is a limit to finely controlling the crystallization region.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the rights of the present invention are not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the right.

Claims

Crystallizing and printing a portion of the plastic material that has not been crystallized,
The crystallization is to be performed by heat treatment in the crystallization temperature range of the plastic material,
The heat treatment is performed by contacting a metal nozzle having a diameter of 0.1 to 100 mm, including a nozzle tip having a diameter of 0.01 to 5 mm, heated to the crystallization temperature range of the plastic material or higher, in contact with some surface of the plastic material,
The method for printing plastic products, characterized in that the nozzle is connected to a 3D printer.

delete

The method of claim 1,
The printing method is characterized in that not using ink, a printing method of plastic products.

An ink-free and label-free plastic article printed by the method of claim 1 or 4.